CAVITÉS VOLCANIQUES par Angela Giuffrida Privitera avec laide dAndrea Cerquetti Bocca Bassa, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Spéléologie et karst:

CAVITÉS VOLCANIQUES

parAngela Giuffrida Privitera

avec l’aide d’Andrea Cerquetti

Bocca Bassa, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

Spéléologie et karst: ressources Powerpoint 2009

Volcanospéléologie- Società Speleologica Italiana 2009

INTRODUCTION

Bien que ce soit difficile à croire, les cavités volcaniques sont de

loin les cavités naturelles les plus communes et les plus grandes

dans l'Univers. En fait, à la différence des cavités karstiques,

elles se développent pratiquement dans toutes les planètes et les satellites de la plupart des galaxies, où les

volcans étaient ou sont toujours actifs. Ainsi, des cavités

volcaniques sont répandues sur l’ensemble de la surface de la

Terre. Effondrements le long d'une galerie de lave en bordure d'Oceanus Procellarum

sur la Lune

Volcan : Un système naturel par lequel des

matières principalement fluides venant des profondeurs et généralement

définies comme du magma, jaillissant de la surface de la terre.

Le même mot indique aussi le relief développé autour du point d'émission

de ces matières.

QU’EST-CE QU’UN VOLCAN ?

Volcanospéléologie - Società Speleologica Italiana 2009

RÉPARTITION MONDIALE DES VOLCANS

Ils sont localisés le long d’orientations correspondant à la structure interne de

la Terre.

La répartition mondiale des volcans est hétérogène


QUELLE EST LA STRUCTURE DE LA TERRE ?Elle est constituée de couches concentriques:

La lithosphère a une plus faible densité et élasticité que l’asténosphère.

Ainsi, la lithosphère flotte sur l’asténosphèretelles des îles, appelées plaques.

Noyau interne

Discontinuité de Gutemberg

Manteau inferieur

Discontinuité de Mohorovicic

Croûte terrestre

Noyau externe

Zone de transition

Manteau supérieur

Lithosphère

Asthénosphère


LES PLAQUES

Les principales plaques composant

la lithosphère.Les frontières entre

les différentes plaques

correspondent à approximativement

aux limites océaniques des

continents.

Les plaques se déplacent imbriquées les unes dans les autres. Le moteur permettant leurs mouvements est la poussée au niveau des

rides (slab pull), la pression sur les zones de contact entre les plaques, et les mouvements convectifs actifs dans le manteau entre

150 et 800 km de profondeur.

Antarctic Plate

Pacific Plate

Indo-australian PlateNazca Plate

Cocos Plate

North American Plate

African Plate

Indo-European Plate

Sout American Plate

Placca CaCaraibic PlateraibicaArabuc Plate


MAGMALa matière en fusion est constituée principalement de silicate, dans lequel

des ions libres, des groupes de SiO4 et des gaz sont dissouts; la matière fondue peut être équilibrée avec une certaine quantité de cristaux. Les

éléments présents dans un magma composé de silicate sont:Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, H2O, P.

Proportion de SiO2

Type de magma

Température d’émission

SiO2 > 65 %Magma acide

Environ 800 °C

SiO2 : 65 – 52%

Magma neutre

Entre 800 et 1200 °C

SiO2 < 52%Magma basique

Environ 1200 °CLa proportion de SiO2, la température, et la présence de phases de

cristalisation, affectent la viscosité du magma, et donc son aptitude à s’écouler sur une surface. Un magma basique est fluide, un magma acide

est visqueux.


ROCHES FORMÉES PAR LE MAGMALe refroidissement du magma entraine la formation de roches appelées

ignées ou magmatiques.

Roches ignées ou

magmatiques

EffusiveRoches produites par refroidissement du magma sur la surface de la Terre.

IntrusiveRoches produites par refroidissement du magma à l’intérieur de la croûte terrestre.

SubvolcaniqueRoches produites par refroidissement du magma à l’intérieur de la croûte terrestre et à faible profondeur (<3 km).

En s’appuyant sur le SiO2 présent dans le magma, les roches effusives portent différents noms :

Proportion de SiO2 Type de Magma Roche effusive

SiO2 > 65 % Magma acide rhyolite

SiO2 : 65 – 52 % Magma neutre andésite

SiO2 < 52 % Magma basique basalteLes basaltes sont les roches effusives abritant les cavités volcaniques.


PRODUITS VOLCANIQUES

Un magma visqueux retient mieux les gaz qu’il

contient.

Les types d’éruption dépendent :- de la composition du magma;- de la quantité de gaz dissout dans le magma.

Quand le magma se répand à la surface, les gaz présents dissouts s’échappent rapidement dans l’atmosphère, provoquant des éruptions.

Les éruptions peuvent être effusives, caractérisées par la prévalence d’écoulement de lave, ou explosives, caractérisées par la prévalence

d’émission de produits pyroclastiques.

2002 Eruption, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

1998 Eruption, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


ÉCOULEMENTS DE LAVE PAHOEHOELe magma très fluide et à peine visqueux produit des coulées de lave nommées pahoehoe, qui sont caractérisées par une surface lisse ou

légèrement ondulée. La croûte externe a une vitesse d’écoulement plus lente que la masse encore fluide interne, qui peut causer une ondulation:

ce qui entraîne des "niveaux de lave cordée".

La convexité des coulées de lave cordée correspond à la

direction des flux. Le mouvement vers l’avant est induit par la rupture de la croûte superficielle sur le

devant de la coulée de lave. De la croûte brisée, du magma

liquide s’échappe et s’écoule comme une route.

Si une variation soudaine de la vitesse du flux se produit et que l'épaisseur de la croûte est très élevée, les croûtes se brisent d’elles-mêmes formant de grands blocs irréguliers parfois fortement inclinés, qui sont transportés

par la coulée de lave.

1991-1993 coulée, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


ÉCOULEMENTS DE LAVE AALe magma possédant une vioscosité plus élevée produit des flux de lave

aa.

Chaque pas en avant de la coulée de lave correspond à un glissement des rochers, qui sont poussés par le flux de lave.

Dans ces écoulements, le refroidissement de la

partie superficielle provoque le

développement de rochers incohérents qui induisent un découpage

de la croûte externe, riche en cendre. Elle est transportée par la lave liquide sous-jacente.

1991-1993 éruption, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


Les coulées de lave de type pahoehoe et aa sont les deux extrêmes d'une large série

continue de formes de lave. Souvent dans une seule coulée, il est possible d'observer chacun de ces deux extrêmes aussi bien que plusieurs

des types intermédiaires.

Dans les deux cas, des conduits peuvent se développer dans la coulée, dont l'évolution peut donner naissance à des tunnels de lave.

COULÉES DE LAVE

Champs de lave type aa, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Champs de lave type pahoehoe, Etna, Sicile, Italie(photo.

G. Giudice)


Les cônes secondaires sur les flancs des volcans sont liés aux éruptions latérales.

Les éruptions latérales se produisent quand le magma trouve une zone de faiblesse (fracture) avant d’atteindre la pression nécessaire pour jaillir de la

cheminée principale.

LES VOLCANS

Dans un structure volcanique il est possible d’identifier :

1. la chambre magmatique;

2. la cheminée volcanique;

3. le cratère;

4. le cône principal;

5. Les cônes secondaires.1

2

5

43

(D. Berardi)


TYPES DE VOLCANSVolcans hawaiiens:- Développement de lave très fluide;- Diamètre plus grand que sa hauteur;- Typique d’Hawai’i;- Plus grand que les volcans continentaux, comme l’Etna.

Stromboliens ou volcan composite : - Développement par couches

successives de lave et de matériaux pyroclastiques;

- Forme complexe et flancs raides;- Exemples : le Vésuve et l’Etna.

- De vaste surface avec des coulées volcaniques relativement minces;- Le flux de magma basaltique s’écoule le long de fractures; - Typique de l’est de l’Afrique, de l’Inde, et de Sardaigne;- Se forme actuellement en Islande

Plateaux basaltiques (trapps):


À l’inverse des cavités karstiques, les cavités volcaniques ont le même âge que la roche encaisante, étant formées lors des éruptions et du

développement des coulées de lave.

Elles sont définies ainsi:

cavités syngénétiques.Le laps de temps de temps nécessaire à leur développement peut aller

d'une semaine à quelques mois. Les cavités volcaniques peuvent être subdivisées en plusieurs classes dont

les plus importantes sont :

- Cavités rhéogénétiques superficielles (ou tubes de lave);

- Cavités “bulle” (Blister caves);- Cavités dues à la fracturation;- Cheminées de lave;- Chambres magmatiques.

CLASSIFICATION


GENÈSE DES TUBES DE LAVE

Dès l’éruption, la coulée de lave commence à dégager de la chaleur et ainsi se refroidit…

… le refroidissement est plus élevé dans les parties superficielles de la coulée de lave…

… permettant à une croûte de se développer devenant de plus en plus épaisse, tandis que dans la cheminée le magma coule toujours.


Grâce à l’importante inertie thermique des roches

volcaniques, la température de la coulée de lave interne

est maintenue…

CRATÈRES ÉPHÉMÈRES

…ainsi, la coulée de lave se développe souvent sur de grandes

distances dépassant grandement sa taille théorique, donnant parfois

naissance à des cratères éphémères.

Cratère éphémère

1991-1993 Éruption, Etna, Sicilie, Italie (by G. Giudice)


Les mécanismes génétiques de la croûte externe sont différents, étant inféodés au type de lave impliquée :

- Les anciennes théories supposaient que le développement de cavités volcaniques dans les coulées de lave aa était un phénomène rare. Récemment, des mécanismes différents ont été découverts, pouvant agir seul ou l'un après l'autre pendant l'éruption.

DÉVELOPPEMENT DE LA CROÛTE

- Dans le cas des laves très fluides type pahoehoe, une fine couche superficielle se développe, devenant progressivement de plus en plus épaisse, et créant ainsi les parois du tube de lave;


Dans des conduits étroits (plus de 5 m de large), des parois latérales solides se développent au sein des coulées de lave; elles grandissent

jusqu'à entrer en contact formant ainsi le plafond.

Leur croissance se produit en raison de l'accumulation progressive de couches de lave dans les parties internes et au sommet des parois, en raison de la petite oscillation du niveau de lave à l'intérieur du conduit.

1e MÉCANISMES (COULÉES DE LAVE AA)

Les premiers points de contact entre les parois se propagent progressivement autour du conduit jusqu'à ce qu'il soit complètement

scellé. Volcanospéléologie - Società Speleologica Italiana 2009

Si la taille du conduit est supérieure à 5 m, le contact entre les deux parois est difficile à réaliser.

Dans ce cas, le plafond est formé par l'accumulation progressive de blocs et de cendres déjà refroidis. Ils sont ensuite assemblés lors de la

solidification partielle de la matière en fusion s'écoulant en dessous. Ce processus va permettre la formation du toit de la galerie.

2e MÉCANISMES (COULÉES DE LAVE AA)


Elle est active dans la zone frontale de lave aa s'écoulant sur des pentes douces.

Conditions nécessaires:- Approvisionnement constant de magma;- La distance maximale possible pour permettre la formation de croûte de lave solide est atteinte.

Processus: la lave fluide pousse progressivement par déformation plastique la croûte solide; lorsque la force est supérieure à la plasticité de la croûte, un cratère éphémère se forme et la lave en fusion va s'écouler. Si la croûte ne disparait pas, le tube de lave va se maintenir; de grandes salles vont alterner avec des passages étroits (Oven mouth).

Oven mouth

Longitudinal section

plan

3e MÉCANISMES (COULÉES DE LAVE AA )


Une coulée de lave peut éroder le substrat sur lequel elle s'écoule; ce phénomène est fréquent et spécialement à Hawai’i.

L'évolution est contrôlée par l'érosion mécanique produite par la coulée de lave sur le sol préexistant, principalement quand il est composé de

matières incohérentes et tendres.

ÉROSION DU SOL

Dans les tubes de lave de l'Etna (Sicile), l'érosion du sol est fréquente, surtout là où les pentes sont abruptes (Tre livelli, Licitra, Bocca Bassa et

Fornace di Elvira).


L'existence de conduits de lave avec des flux de lave ne conduit pas nécessairement

à la formation de tubes de lave.

En réalité, si à la fin de l'éruption aucun drainage de la lave du conduit ne se produit, aucune cavité ne se créera.

Pour que la lave puisse s'écouler, il faut qu'elle soit encore assez fluide. Des

conditions favorables doivent se mettre en place pour permettre ce drainage, même

en cas d'absence d'effet de piston par l'arrière. Celà se produit si le sol est assez

pentu pour permettre à la gravité de drainer la lave vers le front de la coulée.

GENÈSE DES TUBES DE LAVE


Puits de lumière (Skylights )

MORPHOLOGIES

Grotta dei Lamponi, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Skylight, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

Dans les parties où le conduit est en contact avec les parois il se forme des ouvertures appelées skylights.

En observant ces ouvertures durant l'éruption, il est possible de voir la lave s'écouler dans le tube de lave.


Elles se développent habituellement sur les plafonds et parois des tubes

de lave.Elles sont le résultat de coulées de lave fondue à l'intérieur d'un tube

déjà formé. Le structure horizontale est la

conséquence d'un abaissement graduel du niveau de la lave, tandis

que des drainages plus rapides induisent un caractère vertical à la

structure en bandes.

Grotta dei tre Livelli, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

Structures en bandes

MORPHOLOGIES


De larges et/ou petites banquettes correspondent à un niveau constant à long

terme de la lave dans les conduits.

Grotta dei Lamponi, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Grotta del Fumo, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

Banquettes

MORPHOLOGIES


Les rouleaux se développent suite à un décrochement de la croûte plastique de lave, qui reste en contact avec les parois durant un abaissement rapide du niveau

de lave en fusion.

Grotta Scottex, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

Rouleaux

MORPHOLOGIES


Les formations de lave (stalactites, stalagmites, etc.), sont souvent similaires aux spéléothèmes des cavités karstiques, mais ne

peuvent être considérées comme de véritables concrétions.

Leur évolution est possible seulement si le tube de lave n'est pas complètement rempli de lave

en fusion.

Kazumura Cave, Hawai’i (photo. B. Halliday)

Stalactites de lave et stalagmites

MORPHOLOGIES


- Lorsqu'une augmentation soudaine de la température et/ou de la pression se produit (en réaction à une augmentation du niveau de la lave, ou par des processus d'oxydation au sein de l'atmosphère de la cavité).

- Une augmentation temporaire de la coulée de lave peut laisser de nombreuses gouttes pendre au plafond du conduit : dans ce cas, ce sont des stalactites rugueuses et ternes qui se forment.

Il existe deux mécanismes de genèse :

Une partie de la voûte va se remodeler ,et des gouttes vont donner naissaince à des stalactites polies et brillantes (stalactites de refonte);

STALACTITES DE LAVE

Grotta Petralia, Etna, Sicily, Italy (photo. G. Giudice)


Leur formation est due à un

empillement de gouttes de lave sur

un sol rocheux.

Les stalagmites de lave son

fréquentes dans les cavités des

Açores, d’Islande, et d'Hawai’i

STALAGMITES DE LAVE

Ana Heya, Rapa Nui (îles de Pâques), Chili (photo. P. Forti)


Leur genèse se déroule ainsi :

a) Capture de la coulée de lave par un tube préexistant durant l’éruption (processus fréquent dans le cas des coulée de type aa),

MORPHOLOGIES

suivi de l’effondrement de la paroi divisant les deux tubes après la fin de l’éruption.

Superposition de conduits


b) Si lors de l’éruption la coulée de lave a de longues phases statiques, des banquettes se développent et leur évolution peut produire une

superposition de galeries au sein d’un même tube de lave. Il peuvent également être interconnectés par des skylights; ce phénomène est accentué par l’encaissement du niveau du sol induit par l’érosion du substrat (principalement dans le cas des coulées de type pahoehoe).

MORPHOLOGIESSuperposition de conduits


Superposition de conduits induite par capture verticale

MORPHOLOGIES



Quand la confluence entre deux ou plusieurs tubes de lave se produit au même niveau, on parle d’anastomose. Elle peut être induite par une

capture latérale de la coulée par un tube de lave préexistant,

MORPHOLOGIES

…ou se produire durant la même éruption lors de la rencontre entre deux conduits.

L’anastomose se produit principalement dans le cas des coulées de type pahoehoe.

Anastomose


MORPHOLOGIESAnastomose

Grotta dei Lamponi, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


À l’interieur d’un tube de lave, le

profil des sections

est lié à la taille des galeries, mais

elle est également influencée par

le type de substrat et par le degré

de pente que la coulée a du

dévaler.

Grotta Cutrona, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

PROFIL DE TUBES DE LAVE


Profil en “arche normande”

Ce type de morphologie se développe si le conduit de lave dépasse 5 à 6 m de large. Les dimensions de ces galeries sont toujours constantes.

Grotta Cassone, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)

PROFIL DES TUBES DE LAVE


Profil en “ventre de baleine”

Quand les conduits de lave sont très larges, la partie centrale de la voûte plie souvent partiellement, ce qui créé cette section particulière.

Grotta Petralia, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)



Profil en “pagode”

Les conduits étroits de lave prennent ce

type de morphologie quand le substrat

composé de matériaux tendres est

facilement érodé par la coulée de lave, ce

qui va provoquer un élargissement à sa

base.

Les même formes peuvent résulter

également de cheminées (hornitos) ou de

lucarnes permettant le dégazage de la lave. Grotta dei tre Livelli, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)



Les galeries d'une telle taille se développent quand le conduit de lave est créé par une coulée de lave très importante.


Profil particulièrement large



Profil partiellement colmaté

Le tube de lave peut être partiellement ou totalement colmaté par une coulée de lave postérieure, conséquence de la réactivation de l’éruption qui

est à l’origine du tube de lave.




CAVITÉS “BULLES” (Blister)Les cavités “bulle” (Blister) ou cavités pneumatogénétiques, se

développent lors d’éruptions très calmes. Les gaz dissouts dans la lave (principalement CO2 et vapeur) entrainent un développement de bulles de

gaz au sein de la coulée de lave; quand la lave refroidit, les bulles deviennent des cavernes. Plus la lave est visqueuse, plus la taille des bulles peut être importante. Les véritables cavités “bulle” sont vraiment rares, car

en règle générale elles sont trop petites pour permettre à un homme d’y pénétrer.

Le très faible nombre de cavités “bulle” actuellement découvertes est aussi du au fait qu’elles soient méconnues. Il est possible de confondre certaines

d'entre elles avec un tronçon de tube de lave. Normalement les cavités “bulle” sont éphémères, surtout si leur taille est importante. Sur Mt Fantalo (Éthiopie) environ 130 cavités “bulle” ont été

découvertes intactes, leur diamètre étant d’environ 30 m, tandis que celles de plus grande taille (diamètre 100 m) ont été partiellement détruites. En

Italie, elles n’ont été mis en évidence qu’en Sardaigne.


Elles se développent le long de fractures permettant l’élévation et le basculement de la lave.

CAVITÉS DUES À LA FRACTURATION

Souvent ces cavités s’effondrent, ce qui change leur morphologie interne et parfois les condamnent entièrement.

Les cavités dues à la fracturation ont des

structures extrêmement instables, principalement

près de leurs entrées, constituées généralement

de cônes de scories, nommés hornitos.

Hornitos 1947 éruption, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


Habituellement, le dégazage se produit au-dessus de la fracture, entraînant le développement d'une série de petits cônes alignés, nommés

hornitos. Ils sont constitués de produits pyroclastiques et de scories cimentées. La coulée de lave arrive sous de la fracture.


Hornitos

Effusive mouth


À la fin d’une éruption, le niveau de magma s’abaisse dans les fractures. Les fractures demeurent ouvertes et leurs parois sont souvent couvertes

d’une mince couche de lave abandonnée par le magma lors de son retrait.


Même dans ce cas, pour obtenir une cavité, le drainage de la matière en fusion doit être rapide.

cavità in frattura

grotta di

scorrimento



Abisso del Ghiaccio, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Abisso del Ghiaccio, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


Parfois la mince couche de lave est

toujours souple, se détache des

parois, et s’enroule à la base de la

fracture, créant ainsi des rouleaux

géants.


Abisso del Ghiaccio, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


Quand un tube de lave se développe près d'une fracture, parfois le point de contact entre la cavité due à la fracturation et le tube de lave est toujours bien visible .


Grotta dei tre Livelli, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Grotta del Fumo, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice)


La plupart des conduits magmatiques se développent sur quelques mètres à dix

mètres puis sont scellés par un bouchon de lave.

Sur le terrain, il est rare de retrouver des puits “vides”.

Thrinukagigur en Islande est le plus profond et un des plus grands, avec une

profondeur maximale de 205 m.

CONDUITS MAGMATIQUES

Islanda


Ce sont sans aucun doute les plus grands vides souterrains du milieu volcanique. En

réalité, ils sont très rares puisqu’il est nécessaire que les chambres volcaniques aient été vidées sans s'effondrer, et qu’un passage pénétrable pour l’homme se soit maintenu. Un des meilleurs exemples de

"chambre magmatique" est l’Algar do Carbalo (Açores, Portugal), qui abrite les

plus grandes formations d'opale du monde.

5 m

CHAMBRES MAGMATIQUES

Algar do Carbalo, Açores, Portugal (photo. P. Forti)


Malgré le manque de dépôts chimiques secondaires, les cavités volcaniques sont sans doute un des milieux minérogénétiques des plus intéressants du monde.

MÉCANISMES MINÉROGÉNÉTIQUES DANS LES CAVITÉS DE LAVE


Dès les cavité volcaniques sont partiellement vidées de lave, différents mécanismes minérogénétiques commencent à se produire, en suivant une

séquence régulée par la baisse de température.

Processus Mécanismes T(°C) Produits

1

A

B

Haute T Sublimation > 100 Sulfures, oxydes, hydroxydes

Faible T Dépôts d’aérosols et vapeurs 100 - 50 Sulfates, halides

2 Solution Évaporation 100 - 10 Sulfates, halides

3 AltérationOxydation, hydratation, déshydratation, etc.

100 - 0 Si-, Al-, Fe hydroxydes, sulfates

4 Karst Diffusion 40 - 0 Carbonates

5

Activité Biogénique

A- Digestion, double échange, etc.

B- Combustion du guano

40 - 0

200 - 400

Phosphates, nitrates, halides, sulfates

Combustion minérales

6Changement de phase

Gel < 0 Glace

SÉQUENCE MINÉROGÉNÉTIQUE


Un intervalle temporel de quelques mois à quelques années suivant l'éruption est nécessaire pour permettre le développement de

spéléothèmes de couleurs variées dans les tubes de lave. Ils sont principalement constitués de sels de Na :

SPÉLÉOTHÈMES “ÉPHÉMÈRES”

La genèse de ces concrétions semble être la

suivante.

Thénardite (Na2SO4)

Mirabilite (Na2SO4+10H2O)



Après un certain temps, la surface refroidie permet l’infiltration de

l’eau jusqu’à une certaine profondeur (environ 100 °C

isotherme), pouvant ainsi dissoudre les sels les plus solubles.

L'hypothèse de départ est qu’immédiatement après l'éruption, la coulée de lave est riche en sels. Mais, en raison de la température très élevée de la roche, l'eau de

pluie s'évapore immédiatement, et ne peut s'infiltrer.

Lave récente riche en

minéraux

pluie

fractures

Still hot cave T=100°C

Lave récente riche en

minéraux

pluie

fractures

Still hot cave T>100°C



Si l'eau suintantes atteint des zones de la coulée de lave où la température est relativement basse (< 20°C), les dépôts dans la cavité

seront faibles.

Si les apports d'eau minéralisée vers l'intérieur d’une cavité avec une humidité et une température spécifiques (habituellement Rh < 30 et T>

30 °C) les sels se déposent pour former des spéléothèmes.

Lave récente riche en minéraux

fractures

Hot cave 30<T<100°C

Spéléothèmes

Courant d’air

Courant d’air

Pluie



Dans tout les cas, quand la température et l’humidité des galeries

atteignent certaines valeurs (< 15 °T et > 70 de Rh) l'eau ruisselant

dissout les spéléothèmes préexistant qui seront rapidement

complètement détruits.

Au cours des dernières années, ce phénomène a été étudié dans quelques

cavernes du Mt Etna : grottes Cutrona, Salto della Giumenta, Licitra, Bocca

Bassa, et Fornace di Elvira.



Les grottes volcaniques sont située sur le Mt. Etna.C'est le plus grand volcan en activité d’Europe, avec une altitude d'environ

3350 m et une surface d'environ 1260 km2. C'est un volcan composite et sa forme réelle provient de la superposition de produits éjectés des différentes structures volcaniques depuis 600 000

ans.

L’Etna est localisé dans une zone de collision de plaques, l'étude des matières éruptives montre qu’elles viennent d'un magna remontant du

manteau supérieur, le long d'une zone de faiblesse produite près de l'Etna, au croisement de plusieurs systèmes de fracture régionaux. Dans le

secteur de l’Etna, les tubes de lave et les cavités issues de la fracturation sont présentes. Les principales cavités volcaniques sont :

SICILE

Cavité Prof. Dév.Tre Livelli-KTM sistem (tube de lave) 400 m 1793 mBocca Bassa (tube de lave) 197 m 432 mLicitra (tube de lave) 115 m 350 mProfondo nero (fracture partiellement colmatée) 174 m >1170 mAbisso del Ghiaccio (fracture partiellement colmatée) 75 m 922 m


SARDAIGNE

Les roches volcaniques paléocène et pléistocène sont présentes en Sardaigne; on retrouve de la lave et des produits pyroclastiques avec une

composition basique et/ou acide. Des cavités primitives se développent principalement dans les roches volcaniques basiques (basalte), leur âge varie entre l’Oligocène et le

Pléistocène, avec des tubes de lave et des cavités pneumatogénétiques. Leur dimension varie entre 120 m pour les premiers (grotte Cappa 1), et

quelques mètres pour les seconds. D'autres cavités volcaniques ont une origine secondaire (tectonique,

marine, éolienne), et sont développées tant dans la lave basique (basalte) qu’acide (principalement ignimbrites). Quelques-unes de ces cavités secondaires excèdent 100 m de développement (grotte del Pellicano,

grotte Sa Ucca ' e Su Vulcano), atteignant même 200 m (grotte Caombus).


En Sardaigne, la localisation relative des roches volcaniques et calcaires permet l’existence de deux phénomènes différents :

- concrétionnement de calcite dans des cavités de lave, en conséquence

de bancs calcaires sédimentés au-dessus de roches volcaniques;

- des cavités calcaire dont l'entrée se situe dans des roches volcaniques,

en raison de l'érosion inverse facilitant les effondrements dans les

roches volcaniques.


SARDAIGNE

CAMPANIE

En Campanie, les cavités volcaniques sont sur le Vésuve et sur le secteur du littoral de l’île des champs Phlégréens.

Les tubes de lave du Vésuve présentent des "interstrates" et des cavités issues de la fracturation. Ils sont localisés dans le flanc SO, et se

développent dans les coulées de lave de 1858 en raison de la fluidité particulièrement haute de ce magma. Le tube de lave le plus long (Cp 851)

a une longueur totale de 42 m; Les cavernes en interstrates se développent à l'intérieur de couches de

scories relativement épaisses avec des alternances de lave minces.L'érosion sélective des eaux de ruissellement cause le développement de

cavités en ogive : grotticella je del Vesuvio (Cp 228), grotticella III del Vesuvio (Cp 230), grotticella IV del Vesuvio (Cp 231).

Ces cavités sont présentes dans le flanc du sud du Vésuve, où l'éruption de 1804 a construit des coulées de lave aa épaisses sur des couches de lave

plus visqueuse.

(d’près Del Prete S., Bellucci F., 2005, Le cavità vulcaniche: il Somma-Vesuvio e l’isola d’Ischia. In: Russo N., Del Prete S., Giulivo I., Santo A. editors: Grotte e speleologia della Campania, Sellino ed. Avellino, pp. 529-544).


Le dernier type de cavité volcanique qui peut être observé sur le Vésuve est dû à la présence d’anciennes fractures recoupant des bancs de lave

épaisse au sommet du Mt Somma.

CAMPANIE

Le vent et l’érosion marine favorisent le développement de vides souterrains pouvant atteindre quelques dizaines de mètres de long, comme

par exemple la grotta del Mago (Cp 388), située sur la côte SE d’Ischia.

La grotte Spacco della Lava (Cp 69) a un développement de 80 m long pour 10 m de profondeur, sur une fracture pratiquement totalement

trépané. Les cavités le long du littoral de l’île Flegrea sont composées de fractures intéressantes, principalement dans

des coulées de lave ou plus rarement dans des blocs de scorie et de tuf

calcaire. Grotta Spacco della Lava, Vésuve, Campanie, Italie (photo. E. Fondacaro)


LATIUM

Dans le nord du Latium (province de Viterbo), la zone volcanique de Vicano, dont l'activité a commencé il y a environ 800 000 ans, est caractérisée par

de longues périodes d'inactivité. Son site principal est le volcan Vico. Un volcan composite avec un effondrement central, où un lac s’est formé, avec

une structure secondaire (Mt Venere) développée durant les dernières éruptions produites dans ce secteur.

Le cône pyroclastique du Mt Venere est un relief d’environ 830 m de haut, situé dans le secteur NE de la caldeira. Il est

constitué de coulées de lave dans lesquelles se développent la grotta di

Pozzo del Diavolo, qui est la seule cavité volcanique du Latium.

Monte Venere, Viterbo, Latium, Italie (photo. A. Cerquetti)


GROTTE POZZO DEL DIAVOLO

L’entrée de la grotte de Pozzo del Diavolo s’ouvre près du

sommet du Mt Venere. De récentes recherches

indiquent que cette grotte s’est formée lorsque le conduit de lave du Monte Venere s’est

rétracté pendant la solidification et le

refroidissement du magma.

Plusieurs poteries et autres artefacts trouvés dans cette cavité attestent d’une occupation néolithique comme sanctuaire.

Grotta di Pozzo del Diavolo, Viterbo, Lazio, Italie (photo. A. Cerquetti)


POUR EN SAVOIR PLUS

CSE (1999), Dentro il vulcano. Le Grotte dell’Etna;DECKER R. E B. (1988), I vulcani, Zanichelli;FORTI P. (2000), Minerogenetic mechanisms and cave minerals in the volcanic caves of Mt. Etna (Sicily, Italy), Mitteilungen Verb. Deut. Höhlen u. Karstforsh. 46(1/2) pp. 37-41;HALLIDAY B. (2004), Volcanic caves, in: GUNN J. (Ed) Encyclopedia of Caves and Karst Science. Taylor & Francis, pp. 760-764;OLLIER C. (1990), Vulcani, Zanichelli.


Ce document a été réalisé par Angela Giuffrida Privitera, en collaboration avec Andrea Cerquetti, Giuseppe Conti, Jo De Waele,

Paolo Forti, Gaetano Giudice, et Paolo Madonia.

Traduction en français: Marjolaine Vaucher

Les photographies sont d’Andrea Cerquetti, Enrico Fondacaro, Paolo Forti, et Gaetano Giudice.

Les illustrations ont été réalisées par Daniele Berardi, Giuseppe Conti, Angela Giuffrida Privitera, et Paolo Madonia.

Nous remercions les institutions suivantes et les organisations pour leur aide: Centro Speleologico Etneo, Federazione Speleologica Regionale Campana,

Nationa Institute of Geophysics and Volcanology – Section of Palermo.

CRÉDITS


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copiste sous réserve de ne pas en dénaturer les contenus et de citer la source.

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CAVITÉS VOLCANIQUES par Angela Giuffrida Privitera avec laide dAndrea Cerquetti Bocca Bassa, Etna, Sicile, Italie (photo. G. Giudice) Spéléologie et karst: